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Wolkenexpertin mit Auszeichnung

Bad Aiblingerin leistet mit Masterarbeit Beitrag zum Kampf gegen Klimawandel

Den Kulturpreis Bayern erhielt Natalie Stut für ihre Masterarbeit.
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Den Kulturpreis Bayern erhielt Natalie Stut für ihre Masterarbeit.
  • VonPaula Trautmann
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Ein halbes Jahr hat Natalie Stut (26) aus Bad Aibling an ihrer Masterarbeit geschrieben. Sie hat untersucht, wie sich verschiedene Wolkenarten auf die Sonneneinstrahlung auswirken, um die Stromproduktion von Photovoltaikanlagen auf 15 Minuten vorhersagen zu können. Dafür wurde sie als eine von 32 Forschenden mit dem Kulturpreis Bayern ausgezeichnet. Was ist das Besondere an der Arbeit?

Bad Aibling Zentrale große Kraftwerke produzieren Strom für die Gesellschaft. Viele Menschen haben mittlerweile aber Photovoltaikanlagen. „Dadurch wird die ganze Stromerzeugung dezentralisiert“, weiß Stut. Deshalb müsse vorhergesagt werden, wie viel Strom ein Haushalt braucht und wie viel er produzieren muss, um den eigenen Bedarf zu decken. Das mache die Arbeit so relevant.

Mehr Einstrahlung durch Wolken

Wenn der Himmel klar und blau ist, könnten Experten anhand der Jahreszeit, des Sonnenstands und der Luftbeschaffenheit ziemlich genau berechnen, wie viel Sonneneinstrahlung auf der Erde ankommt. Durch einen „Wolkenzug“ sei es schwieriger festzustellen, ob eine Photovoltaikanlage in der nächsten Viertelstunde vollkommen bedeckt ist und dadurch mehr oder weniger Licht ankommt als vermutet. Stuts Arbeit trägt dazu bei, die Stromproduktion von Photovoltaikanlagen auf 15 Minuten genauer vorherzusagen. Denn in einer Kurzzeitprognose von 15 Minuten sei die Wissenschaft „noch relativ bind“.

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Allgemein bekannt sei, dass durch die Bewölkung die Einstrahlung auf der Erde abnimmt. „Durch Reflexion kann es aber auch dazu kommen, dass die Einstrahlung zunimmt“, sagt Stut. Dann komme mehr Licht an, als vermutet. Welche Wolken zu einer Einstrahlungsüberhöhung führen, hat sie anhand diverser Datensätze untersucht.

Dafür hat sie Messwerte vom Deutschen Wetterdienst, des Meteorologischen Instituts der Ludwig-Maximilians-Universität und der TH Rosenheim verwendet. Diese Daten umfassten eine Zeitspanne von zehn Jahren zu Temperaturen, Sonneneinstrahlung, Niederschlägen, Wolkenhöhe und -art sowie den Bewölkungsgrad.

Wie eine Linse oder ein Parabolspiegel

Mit diesen Daten hat die 26-Jährige herausgefunden, dass sogenannte Kumulus- oder Schäfchenwolken zu einer Einstrahlungsüberhöhung führen können. Wenn eine Schäfchenwolke aufzieht, kann an der Photovoltaikanlage also mehr Licht ankommen, als bei einem blauen Himmel. Denn die Wolken seien meist sehr hell. „Das kann man sich wie eine Linse oder einen Parabolspiegel vorstellen“, erklärt Stut. Beide sammeln Strahlung ein und fokussieren diese auf eine Stelle. Dadurch komme an einem Punkt mehr an, als ohne eine Linse oder einen Parabolspiegel. Das passiere bei den Wolken auch, wenn es zu einer Reflexion kommt. Für Laien sei das manchmal überraschend, da sie oft denken, dass die Wolke das Licht abhält.

Überrascht von der Nominierung

Die ehemalige Studentin hat die mögliche Einstrahlung von zehn Wolkenobergruppen untersucht. Mit Stuts Ergebnissen kann die Sonneneinstrahlung bei Bewölkung nun genauer vorhergesagt werden. Die Hochschule hat sie dann für den Preis vorgeschlagen. „Das hat mich schon sehr überrascht. Damit hätte ich im Leben nicht gerechnet“, sagt Stut. Wirklich gefreut habe sie sich erst in den vergangenen Wochen, in denen sie sich mehr mit dem Preis beschäftigt hat. Glücklicherweise habe die Preisverleihung stattfinden können. „Wenn man so etwas miterlebt, verbindet man mit dem Preis ganz andere Erlebnisse und Erinnerungen.“ Das habe sie „extrem stolz gemacht“.

Beitrag für die Gesellschaft leisten

Bis Mai vergangenen Jahres hat Stut „Angewandte Forschung und Entwicklung in den Ingenieurwissenschaften“ an der Technischen Hochschule (TH) Rosenheim studiert. Zuvor hat sie den Bachelor in Energie- und Gebäudetechnologie abgeschlossen. „Ich habe mich für ein energietechnisches Studium entschieden, wegen dem Klimawandel“, sagt die 26-Jährige. Dieser sei ohne eine Energiewende nicht lösbar. Deshalb habe sie etwas studieren wollen, um sich dafür zu engagieren und ihren Beitrag für die Gesellschaft zu leisten.

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Schon als Kind sei sie gerne in der Natur gewesen – früher an der Ostsee und nun in den Bergen. „Ich bin sehr naturverbunden“, sagt Stut. Während der Abiturzeit habe sie sich viele Gedanken um den Klimawandel gemacht, das Thema war sehr aktuell. Sie hat sich mit anderen Energieerzeugungsmöglichkeiten als Kohleabbau oder Dampfkraftwerken beschäftigt. „Mit diesem Impuls wollte ich mitgehen und mich mehr engagieren“, sagt die 26-Jährige.

Mit dem Ende ihres Studiums hörte Stut nicht auf mit ihrem Engagement für den Klimawandel. Nun arbeitet sie bei den Rosenheimer Stadtwerken in der Direktvermarktung dezentral erzeugter Energie, also Biogas- oder Photovoltaikanlagen. Außerdem will sie in Zukunft und in Kooperation mit der TH Rosenheim noch tiefer in ihre Arbeit einsteigen.

Auf und Ab im Forschungsprozess

„Es gab Teile, die sehr zäh waren“, sagt Nathalie Stut. Die Theorie zu schreiben, sei ihr nicht so leicht gefallen. In manche Bereiche habe sie sich ganz neu einarbeiten müssen und sei dabei immer mal wieder „auf die Füße gefallen“. Wenn etwas nicht gepasst hat, musste sie wieder von vorne anfangen. Etwa als die damalige Studentin die theoretisch mögliche Einstrahlung im unbewölkten Fall berechnet hat. Dafür habe sie ein neues Programm benutzt, in das sie sich erst einlernen musste. „Das hat manchmal ganz schön an meinen Nerven gezerrt.“

Mehr Spaß habe ihr die Auswertung gemacht, als der Datensatz endlich stand. In diesem Bereich hat sie während ihrem Studium schon Erfahrung gesammelt, auch mit dem Programm „Mathlab“. Deshalb habe sie sich besser vorstellen können, was sie auswerten will und wie sie die Ergebnisse darstellen kann. Die Freude sei groß gewesen, als sie dann herausgefunden hat, welche Wolke wie viel Einstrahlung verursacht. Vielen ihrer Mitstudenten sei die Arbeit im Corona-Lockdown allgemein schwergefallen. „Für mich war das recht erleichternd, weil ich mich auf ein Thema fokussieren konnte“, sagt Stut. Weil sie niemanden treffen durfte, habe sie konzentriert gearbeitet – ohne ständige Unterbrechung.

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